制动主缸的设计计算

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,2019年12月16日,#,2024年11月18日,1,产品设计,制动主缸,贮液罐,2024年11月18日,2,助力器、制动主缸的设计,设计条件,1,、整车参数已确定,2,、制动系统参数中的制动器参数、踏板参数已确定。,3,、制动系统的工作压力已确定,设计依据：,GB12676,、,GB7258,已知条件：,1,、标准规定：踏板力：,踏板行程：设计,2,120mm,，要求,150mm,无真空时的踏板力：,2,、制动分泵的直径和行程,3,、制动踏板的踏板比：,4,、发动机提供的真空度：,计算方法,1,、由分泵的直径和行程、标准规定的踏板行程，确定制动主缸的缸径和行程,2,、由工作压力、制动主缸直径、踏板力，确定真空助力器的有效作用面积：,3,、确定真空助力器采用的形式、选择产品结构。,4,、对于有补偿孔的串联制动主缸，轮制动器的排量应足够，以保证在压力小于,1MPa,情况下,第一活塞上的主皮碗能完全移过补偿孔。,复核,细化计算，确定产品的结构、性能参数。,2024年11月18日,3,行车制动系统,制动主缸,能量的转换装置,力转换为液压的装置,安装于驾驶室（或其附近），由制动踏板（或真空助力器的顶杆）控制活塞，将制动踏板和真空助力器产生的力转换为相应的油压,以一定的压力压入制动轮缸，从而产生制动动作的制动力。,制动主缸工作原理,在主缸的内部有两个活塞、两个弹簧、两个主皮碗、两个副皮碗等。,当踏动制动踏板，通过连接机构推动第一活塞，制动主缸开始工作。进一步压下制动踏板，在制动主缸和管路中建立压力。作用在第一活塞和第二活塞上产生的力，第二活塞其回路中的制动液，同样在两个回路中建立起相同的制动压力。,Diagram of master cylinder,制动主缸工作原理,如果有一个回路泄漏,回路将不能提供制动压力，可以看到发生泄漏的情况。,当第一回路泄漏时，由于第一回路的第二回路相互关联，将丧失第一,和第二回路的制动压力。,而现在的主缸就象只有一个活塞一样，第二回路将正常工作，当然，也只有两个车轮有制动力。,制动能量将急剧降低。,当第二回路泄漏时，也会产生同样的效应。,Master cylinder with leak,制动主缸的分析与计算,汽车上使用的制动主缸一般是双腔串联式主缸。当推动第一活塞前进时，把补偿孔或阀口关闭，在第一制动腔内产生压力，同时通过浮动的第二活塞在第二制动腔内产生压力。如果其中的某一腔失效，在另一腔仍产生压力。,2024年11月18日,7,补偿孔串联式双腔制动主缸,特点：,1,、结构简单；,2,、工作时主皮碗每次都必须经过补偿孔，会减少主皮碗的使用寿命。,2024年11月18日,8,1,）工作原理,ABS,对制动器压力通常以每秒钟,15,次的频率进行调节。通过调节制动器的压力变化，保持轮胎与路面之间的摩擦力，实现可控制的停车。装有,ABS,的车辆的制动踏板与传统制动系统的踏板有不同感觉。在,ABS,起作用时，踏板快速脉动而呈现出对脚的持续不断冲击，直至停车或,ABS,关闭为止。这种脉动是对制动器调节压力的反映，不同车型的,ABS,，其脉动的强弱是不同的，这是由于在压力调节装置内采用了阻尼阀的缘故。,2,）耐高压,由于,ABS,系统中液压泵的作用，使制动系统的制动液压发生波动，正是这种作用使制动主缸内的液压产生波动，且活塞同时发生相对移动，其液压的变化频率可达每秒,15,次左右，液压可达,20Mpa,高压，对于补偿孔式主缸，当活塞相对缸体移动时，由于高压的作用，在补偿孔和回油孔处就会发生密封皮碗的过度磨损或切削现象，这样就会造成制动主缸失效，从而造成制动失效，,3,）装配有,ABS/ESP,的车辆，制动系统中应采用中心阀式制动主缸，克服了以上不足，从而提高了制动系统的安全可靠性，所以在,ABS,系统中不应配用补偿孔式主缸。,4,）结构复杂，成本高，可靠性较补偿孔式要高。,中心阀式双腔制动主缸,2024年11月18日,9,中心阀式双腔制动主缸,制动主缸的分析与计算,决定制动主缸行程的因素,1,、制动管路的布置,H,型、,X,型,2,、调节装置的种类,1,）无调节装置,2,）有调节装置,助力器、制动主缸的设计,制动主缸的分析与计算,制动主缸的参数是由制动系统的参数确定的。要满足制动踏板的踏板力、踏板行程的要求。,制动主缸的行程计算：,制动主缸的行程要满足踏板行程,(120mm),的要求,由由踏板比计算出踏板、助力器与制动主缸的总行程，并由工作间隙，确定出制动主缸的行程。,制动主缸直径的计算：,在踏板力,400N,时，根据制动时的工作压力（满载,8,10MPa,）的要求，由制动主缸的行程、制动系统所需的制动液容量来确定的。,制动系统的容量,制动系统的容量由分泵工作所需的容量、制动油管的在高压下的膨胀量、制动液的高压下的压缩量、内部气穴的容量、制动器的变形量以及贮备量组成。,制动系统容量计算,制动主缸的分析与计算,决定制动主缸行程的因素,1,、主缸空行程、全行程,2,、主缸的刚度,3,、前、后轮制动器的刚度,4,、各种调节装置的刚度,5,、制动蹄的间隙,6,、制动软管的刚度,7,、空气混入系统的损失,8,、制动防抱系统的刚度,9,、盘式制动器因敲打、碰撞引起的行程,制动主缸的分析与计算,决定制动主缸第一、第二弹簧抗力的因素,1,、真空加注时的真空；,2,、主缸的效率、释放阻力；,3,、制动主缸的工作直径；,4,、与制动主缸内孔的配合关系。,第一弹簧和第二弹簧之间的装配抗力差为,25Nmin,并随着主缸直径的增大而增大。在全行程状态下，其抗力越接近越好。,第一弹簧和第二弹簧的抗力差要满足两腔压力差的要求。一般不大于,0.4MPa,。,第一弹簧的最小弹簧抗力,F,P,0,真空加注压力。一般取,P=0.1MPa,D,制动主缸的缸孔直径,按日本,MAZDA,的标准：,活塞阻力应该满足下面的标准值或比之更少,主缸孔径,D,（,mm,英寸,）,活塞滑动阻力的标准值（,Nkgf,）,无,真空排放,有,真空排放,理论计算值,17.4611/16,646.5,-,24N,19.053/4,747.5,11311.5,28.5N,20.6413/16,747.5,-,33.5N,22.227/8,788,11812,39N,23.8115/16,-,14214.5,44.5N,25.41,14715,-,51N,26.991 1/16,14715,-,57N,28.581 1/8,14715,-,64N,30.161 3/16,14715,-,72N,制动主缸的分析与计算,制动主缸的行程,/,排量是根据车辆制动系统的整车参数确定。,在设计制动主缸的行程,/,排量时应考虑：,1,、制动器所需的容量；,2,、制动液在高压作用下的压缩量；,3,、制动管路在高压下的膨胀量；,4,、制动器、橡胶件等零件在高压下的变形量；,5,、制动系统工作时的贮备量；,6,、制动系统的管路布置形式；,7,、制动主缸的空行程等等。,按相关资料介绍，制动主缸的排量是制动器工作容量的,1.3,倍。,制动主缸的行程要满足踏板行程的标准要求。,制动主缸的行程在一定的范围内是可以调整的，因此应尽可能采用标准化、平台化、模块化设计，以降低成本，节约能源，提高进度、质量、可靠性。,制动主缸的空行程的确定是由：,1,、制动主缸的结构；,2,、制动液的粘度；,3,、标准的要求，如最大行程为,3mm,等；,4,、制动主缸内部零件的变形量，如橡胶件在制动液中的的膨胀和变形量；,制动主缸的空行程可以由设计进行确定。,对于有补偿孔的串联制动主缸，轮制动器的排量应足够，以保证在压力小于,1MPa,情况下,第一活塞上的主皮碗能完全移过补偿孔。,制动主缸的效率与：,1,、弹簧的抗力；,2,、橡胶件的结构形式和过盈量；,3,、主缸体内孔的粗糙度；,4,、工作中的建压速度；,5,、制动液；,6,、缸体内孔与活塞的配合间隙；,7,、制动主缸的结构形式；,8,、制动系统的参数、效率等等。,贮液罐工作原理,在图中，塑料罐是制动液贮液罐，是制动主缸的制动液源，电线是连接制动液京变低时触发报警灯的传感器,2024年11月18日,17,行车制动系统,储液罐,存放制动液的容器,产品设计主要与制动主缸的排量、制动分泵的直径和行程、制动蹄片的磨损量等参数有关。,储液罐的主要参数：,最大容量、,MAX,容量、,MIN,容量、液面报警容量、单腔容量、承压强度、结构形式等。,关注：,接口形式（用户、主缸、线束）,容量要求：,1,、总容量应大于制动器所需的容量；,2,、每个独立部分的容量应大于主缸总行程排量；,3,、报警灯亮时所剩下的容量应大于共用部分总容量的,1/4,。,2024年11月18日,18,行车制动系统,储液罐,计算项目,贮液罐的耐压强度,计算,:,根据材料的强度、贮液罐的承压面积、最高压力、材料的系数（试验确定）,贮液罐的各单腔容量,贮液罐的最大容量,贮液罐的最小容量,P,爆破压力,A,贮液罐承压面积,F,在,P,作用下，,A,上产生的力,S,安全系数,2024年11月18日,19,制动系统组成,工作介质,制动液,能量的传递和转换,制动液是一种不可压缩的液体，制动总泵以制动液为介质将制动踏板力传递到四个车轮上。在制动液位低于要求的高度时仪表板上的警告灯会点亮报警。,制动液使用过久会由于吸潮而导致制动效能下降，制动强度过高时还可能导致,“,失效,”,（例如在山路上行驶）。建议定期检查、更换制动液（每两年或每,60000,公里更换一次制动液）。,制动液的选用：一定要与橡胶件等做相容性匹配。,制动踏板行程的分析,制动踏板应满足：,1,、在正常制动和单腔失效时，在踏板力为,90Kg,作用时，制动踏板机构不能触及地板；,2,、盘式制动器产品敲打、碰撞的情况下，在踏板力为,500N,作用时，制动踏板机构不能触及地板（前围）；,3,、制动主缸的行程应小于制动踏板的行程,/,踏板比。,决定踏板行程的因素,1,、主缸行程,2,、真空助力器的刚度,3,、真空助力器和制动主缸之间的间隙,4,、制动踏板的刚度,5,、制动踏板机构触及地板（前围）的行程,/,间隙,2024年11月18日,21,行车制动系统组成,制动器,盘式制动器,在踩下制动踏板时，制动卡钳,内的,制动分泵活塞在液压力作用下将制动片紧紧夹在制动盘上,，,通过摩擦作用使车辆减速。制动过程中，车辆的动能通过制动片与制动盘间的摩擦运动转化为热能。,盘式制动器具有制动效能稳定、散热效率高的特点。鉴于这些优良的特性，它普遍被用于前轮制动。,盘式制动器构成：一个与车轮联结的的制动盘；,一套装有制动片的卡钳机构。,鼓式制动器,在踩下制动踏板时，制动分泵运动使两个制动蹄片张开，并与制动鼓接触摩擦，产生制动力。,